高中化学选修二高分子化合物与材料 专题练习解析.docx

1、高中化学选修二 高分子化合物与材料 专题练习解析高分子化合物与材料【学习目标】1、了解社会发展和科技进步对材料的要求；2、认识化学对材料科学发展的促进作用。【要点梳理】要点一、有机高分子化合物简介 1有机高分子化合物【高清课堂：化学与材料的发展#有机高分子化合物概论】（1）高分子化合物的概念 通常把相对分子质量很大的化合物称为高分子化合物。简称高分子。相对分子质量一般从几万到几百万，甚至更大。 （2）高分子化合物按其来源可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类；棉花、羊毛、天然橡胶属天然高分子材料，塑料、合成纤维、丁苯橡胶属于合成高分子材料。 （3）大部分高分子化合物是由小分子通过聚合反应制

2、得的，所以也常称为聚合物或高聚物。 （4）描述高分子结构的几个概念（以聚乙烯为例） 结构式： 链节：不断重复的结构单元CH2CH2叫链节。 聚合度（n）：每个高分子里链节的重复次数。 单体：合成高分子化合物的小分子物质。聚乙烯的单体为CH2CH2。 2有机高分子化合物的结构特点 （1）有机高分子化合物有两种最基本的结构类型，即线型（链状）和体型（网状）结构，线型结构的高分子有带支链的，也有不带支链的。 （2）结构呈链状的高分子是线型高分子，这种高分子中，多条链之间以分子间作用力而紧密结合。其相对分子质量越大，相互作用的分子间力就越强。 （3）高分子链上若有能起反应的官能团，当它跟别的单体或别的

3、物质发生反应时，高分子链之间形成化学键，产生一些交联，形成体型网状结构。例如硫化橡胶就是这样的例子。 3有机高分子化合物的性质（1）溶解性线型结构的有机高分子（如有机玻璃）能溶解在适当的溶剂里，但溶解过程比小分子缓慢。体型结构的有机高分子（如橡胶）则不容易溶解，只是有一定程度的胀大。（2）热塑性和热固性线型高分子具有热塑性加热到一定温度开始软化，直到熔化成流动的液体。例如聚氯乙烯塑料等。体型高分子具有热固性经加工成型后就不会受热熔化。例如酚醛塑料等。（3）强度高分子材料的强度一般都较大。这与高分子化合物的相对分子质量大、分子间作用力强有密切关系。（4）电绝缘性电绝缘性好，这是由于高分子化合物中

4、只存在共价键，没有自由电子等的缘故。要点二、合成反应【高清课堂：化学与材料的发展#高分子化合物的合成】合成有机高分子化合物的反应为聚合反应，聚合反应又分为加成聚合反应（加聚反应）和缩合聚合反应（缩聚反应）。 1加成聚合反应是指不饱和的单体加成聚合生成高分子化合物的反应。单体聚合时，不饱和键打开，然后相互连接形成高分子化合物，发生加聚反应的单体可以是一种，也可以是多种，单体可以含一个CC双键，也可以含有两个CC双键。 （1）均聚：只有一种单体加聚生成高分子化合物，这样的反应称为均聚。氯乙烯均聚的化学方程式为： （聚氯乙烯） （2）共聚：由两种或两种以上的单体聚合生成高分子的反应，称为共聚。乙烯和

5、丙烯按11共聚的化学方程式为： 2缩合聚合反应单体间通过缩合反应生成高分子化合物，同时生成小分子（如水、氨等）的反应。中学阶段，常见缩聚反应有以下几种。记住它们的成键部位和缩掉的小分子物质，对已知缩聚产物求缩聚单体有很大帮助。主要有：醇酸缩聚（如乙二酸和乙二醇）、羟酸缩聚（如乳酸）、氨基酸缩聚等。（1）醇酸缩聚此类反应同时可表示为：（2）羟酸缩聚（3）含氨基与羧基的单体间的缩聚此类反应的通式可表示为：（4）氨基酸的缩聚（5）酚醛缩合要点诠释：加聚与缩聚的对比类别加聚反应缩聚反应反应物特征含不饱和键，如CC等含特征官能团如OH、COOH等产物特征高聚物与单体具有相同的组成高聚物与单体具有不同的组

6、成产物种类只产生高聚物高聚物和小分子反应种类单烯加聚、双烯加聚生成酯类、肽键类等要点三、由高聚物推单体的方法1判断聚合类型若链节上都是碳原子，一般是加聚反应得到的产物，若链节上含有COO、CONH等基团时，都是缩聚反应的产物。2若是加聚产物凡链节的主链只有两个碳原子（无其他原子）的高聚物，其合成单体必为一种，将两半键闭合即可。如 单体是 （2-甲基丙烯酸甲酯）。凡链节主链只有四个碳原子（无其他原子）且链节无双键的高聚物，其单体必为两种。在正中央划线断开然后将四个半键闭合即可。如 的单体是CH2CH2和CH3CHCH2。凡链节主链只有碳原子并存在CC双键结构的高聚物，其规律是“见双键，四个碳，无

7、双键，两个碳”划线断开，然后将半键闭合，即将单双键互换。 如 的单体是 ， 的单体是CH2CHCHCH2和如果链节主链只有两个碳原子，且其中含有CC双键，则该高聚物为炔键加聚而得，如 ，单体为CHCH。如果链节主链有多个碳原子（2），且其中含有CC双键，采用“见双键，四个碳”的断键方式，若链节主链两边只剩下1个碳原子，无法构成含双键的单体，则可考虑可能是炔键参与加聚而得。如 ，其单体为 、CHCH和CH2CH2。3若是缩聚产物凡链节是 结构的高聚物，其合成单体必为一种。在亚氨基上加氢，在羰基上加羟基，即得高聚物单体。如 ，其单体为H2NCH2CH2COOH。凡链节中间（不在端上）含有肽键结构的

8、高聚物，从肽键中间断开，两侧为不对称性结构的，其单体必为两种；在亚氨基上加氢，羰基上加羟基即得高聚物单体。如 的单体是H2NCH2COOH和H2NCH2CH2COOH。凡链节中间（不在端上）含有 酯基结构的高聚物，其合成单体必为两种，从 断开，羰基上加羟基，氧原子上加氢原子即得高聚物单体，如： 的单体是：HOOCCOOH和HOCH2CH2OH。要点四、性能优异的合成材料 1塑料的改性【高清课堂：化学与材料的发展#性能优异的合成材料】 （1）填充改性：在塑料中加入一定量的填料是降低塑料价格、改善性能的重要方法。 （2）共混改性：性质相近的两种或两种以上高分子化合物按一定比例混合制成高分子共混物。

9、 （3）共聚改性：两种或两种以上的单体发生聚合反应得到一种共聚物，如乙烯和丙烯共聚得到弹性很好的乙丙树脂。 2功能高分子材料 功能高分子材料的特定功能主要通过以下途径获得： （1）由含有某种特定功能的官能团的单体育接聚合。 （2）通过化学反应在高分子主链或侧链上引入某些具有特殊功能的基团。 （3）通过合理的加工成型实现材料的功能化。 3复合材料 （1）复合材料一般由起黏结作用的基体和起增强作用的增强体两种材料构成。 （2）复合材料的性能：具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。【典型例题】类型一：有机高分子的单体例1 将合成下列高分子材料所用的单体的结构简式填

10、入下表：编号名称结构简式单体1异戊橡胶2锦纶3ABS树脂【思路点拨】本题考查由高聚物推断单体，注意断键的位置。【答案】1 2H2N(CH2)5COOH3CH2CHCN，CH2CHCHCH2，C6H5CHCH2【解析】第一种学生比较熟悉，其单体是异戊二烯；第二种可由氨基酸缩聚而成；第三种是由苯乙烯、丁二烯和丙烯腈三种不同的单体共聚而成。【总结升华】（1）第二种还可由己内酰胺NH(CH2)5CO单体开环聚合而成。（2）同时含有能够缩合的官能团如COOH与NH2或COOH与OH可通过缩合形成高分子化合物，如蛋白质或多肽即是通过COOH与NH2缩合形成的高分子化合物。（3）同种烯烃可以自聚，不同种烯烃

11、也可以发生共聚。举一反三：【变式1】人造羊毛的主要成分为 ，此物质可由以下三种途径合成，已知A是石油分馏的一种产品。回答下列问题：（1）写出A的分子式_，D的结构式_。（2）在反应中，属于加成反应的是_。（3）写出反应的化学方程式：_。（4）从能源和环保的角度看，你认为最有发展前景的是_，其中理由是_。【答案】（1）C4H10（2）（3）2CH2CHCH3+2NH3+3O22CH2CHCN+6H2O（4）途径（） 原料来源丰富；生产过程能耗低，产品产率高；生产过程无污染【解析】有机合成题，解题思路是逆推法，从产品入手往原料中推。本题中由于生成 ，易知C为CH2CHCN，B为CHCH，CHCH和

12、HCN加成生成C；A能分解成C2H4、C2H6或C3H6、CH4，说明A为含四个碳的丁烷。D为环状，且只有一个不饱和度，说明结构式为 ，判断反应类型需从反应物结构和产物结构中判断。类型二：高分子化合物的结构例2 下列说法中不正确的是（ ）A从实验中测得的某种高分子化合物的相对分子质量只能是平均值B线型结构的高分子也可以带支链C高分子化合物不溶于任何溶剂D高分子化合物一般不易导电是因为其相对分子质量大【思路点拨】本题考查高分子化合物的概念、结构特点及性质等，注意知识的正确再现。【答案】CD【解析】线型高分子可以带支链，也可以不带支链。线型高分子能溶于适当的溶剂里；高分子化合物一般不易导电是因为高

13、分子中的原子间是以共价键结合的。【总结升华】对单个高分子来说，相对分子质量是确定的，但对一块高分子材料来说，它是由许多相对分子质量不等的高分子聚集起来，实验测得的高分子的相对分子质量只是平均值。举一反三：【变式1】 和CH2CHCN按一定比例加聚成高子A。一定量的A完全燃烧生成CO2、H2O (g)和N2 (g)，其中CO2的体积分数为57.14%，则形成A的两种有机物的物质的量之比为（ ）A11 B12 C23 D34【答案】B （点拨：设 （C6H10）、CH2CHCN（C3H3N）的物质的量分别是x、y，根据C、H、N守恒得：n (CO2)=6x+3y；由题意得： 解得：xy=12。）【

14、变式2】下面是一种线型高分子的一部分：由此分析，这种高分子化合物的单体至少有_种，它们的结构简式为_。【答案】5 CH2OHCH2OH、HOOCCOOH、 、 、HOOCCH2COOH【解析】从本题所示的高分子化合物的长链结构中可以看出多次出现类似酯结构中的 结构单元.这种高分子化合物是由酸与醇缩聚而成的聚酯。据长链可知结合处为 ，则断裂处亦为 ，断裂后CO部分加羟基，其余部分加氢，从左到右得出的结构依次为：CH2OHCH2OH、HOOCCOOH、 、 、 、HOOCCH2COOH。其中和结构相同，合成这种高分子化合物的单体至少有五种，即。【总结升华】本题主要抓住酯键形成和断裂的规律，将酯键断

15、裂复原。易错点是单体中有重复的结构，有的同学不能判别。类型三：高分子合成过程中的化学反应例3 DAP是电器和仪表部件中常用的一种合成高分子化合物，它的结构简式为： （1）合成此高分子化合物的单体可能是_。（2）合成D的反应是（ ）A加聚反应 B缩聚反应 C开环聚合反应 D加聚和缩聚反应【思路点拨】本题考查高分子化合物的单体推断以及生成高分子的反应类型，注意由高分子推断单体时断键位置、加聚反应与缩聚反应的差别。【答案】（1） 和CH2CHCH2OH （2）D【解析】（1）观察DAP的结构简式，分析合成时的成键情况为：将酯键处断裂复原为COOH和OH，将烯键处复原为CC即得单体为丙烯醇和邻苯二甲酸

16、。（2）既有双键的加聚，又有OH和COOH的通过酯化的缩聚。【总结升华】由高聚物判断单体，首先必须判断高聚物是加聚反应的产物还是缩聚反应的产物。本题中的高聚物的合成反应既有加聚又有缩聚，碳原子之间的连接一般为加聚，酯键的形成则为缩聚。举一反三：【变式1】在新型有机高分子材料中，有一种为感光高分子材料，也称光敏高分子，是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路的制造中使用的功能高分子材料，其分子组成为已知它是由两种化合物经酯化聚合而成的，这两种化合物的结构简式为_。【答案】CH2CHOH和【解析】从乙烯合成聚乙烯可知单体与高聚物之间有如下关系：单体与高聚物的原子种类和数目完全相同，并且单体分子的碳链和高

17、聚物分子链节中的碳链也相同，仅存在双键变单键的变化。本题中高聚物分子链节的主链上只存在两个碳原子，因此只要将高聚物分子式中的括号与聚合度n值去掉，然后将主链上的单链变为双键即可得到聚合反应前的单体为： ，该单体中存在的酯的结构，根据酯的组成特点可拆分得出合成单位的两种化合物分别为：CH2CHOH和 。）【变式2】硅橡胶是一种医用高分子材料，用于人造心脏、人造乳房、人造肌肉、人造皮肤等。它具有良好的生物兼容性和稳定性，有足够的机械强度，而且易于加工、消毒等。硅橡胶是一种耐高温橡胶，它是二甲基二氯硅烷经过两步反应所得：其合成过程的反应类型是_、_。【答案】水解反应（取代反应） 缩聚反应【解析】合成

18、过程发生的反应为： 类型四：高分子合成的途径例4 已知： （1）试以乙醇和1-丁烯为主要原料合成A（ ），写出各步反应的化学方程式。（2）由（1）合成的化合物A被涂在手术伤口表面，在数秒内发生固化（加聚）并起黏结作用以代替缝合，是一种性能优良的功能高分子材料，写出该化合物固化时的化学反应方程式。【思路点拨】注意官能团引进的先后顺序，合理利用题给的已知信息。【答案】【解析】从反应条件上分析，OH与COOH的酯化反应和OH的消去反应均是以浓H2SO4作催化剂，并加热，途径1会有OH之间脱水的副产物，途径2会有分子内OH和COOH酯化的副产物。因而途径1和途径2会有副反应影响产物的纯度。故途径3为最

19、佳途径。【总结升华】在本题中根据化合物的结构，对照题目所给出的原料和信息，可以设想合成化合物的关键的中间产物，然后设想不同的途径，对于不同的途径进行比较，从反应的产率和生成物的纯度的角度去分析，找出最佳的途径。本题的易错点是：没有对各种途径进行优化和对比而错选了途径1或2。新信息给予题中给予的信息和情况都具有内容新颖、生疏的特点，还往往高于教学中的一般要求。因此对待这些规律要认真分析，和已有的知识对比、联系，最后综合求解。在此过程中能极好地培养信息的接受和迁移能力，锻炼分析综合的思维水平，提高习惯于接纳新信息并尽快联系已有知识，发展对事物认识的深度、广度，培养勇于探究、创新的精神品质。【巩固练

20、习】一、选择题1下列高分子化合物是由两种单体通过加聚或缩聚反应而得到的是（ ） A BC D2人造象牙中，主要成分是 ，它是通过加聚反应制得的，则合成此高聚物的单位是（ ）A(CH3)2O BHCHO CCH3CHO D3随着工业的高速发展，橡胶的产量和性能已不能满足工业生产的需要，近年来，人们合成了无机耐火橡胶，它的结构应是（ ）A BC D4硅橡胶是一种新型橡胶，它是由二甲基二氯硅烷经过两种类型的反应而形成的高分子化合物：则这两种反应为（ ）A消去，加聚 B氧化，聚合 C水解，加聚 D水解，缩聚5感光高分子是制作大规模集成电路的重要材料，常用的感光高分子聚肉桂酸乙烯酯的结构为下列说法错误的

21、是（ ） A聚肉桂酸乙烯酯的化学式可表示为C2n+9H3n+7O2B聚肉桂酸乙烯酯的链节中碳碳双键和碳氧双键的数目相等C肉桂酸的结构简式是D聚肉桂酸乙烯酯可以和NaOH反应6下列有机物在一定条件下自身分子间能发生缩聚反应，而在适宜条件下分子内又能形成环状结构的是（ ）A BCH2CHClC DHO(CH2)4COOH7下列物质属于天然高分子化合物的是（ ）A聚乙烯 B尼龙 C油脂 D纤维素8具有单双键交替长链（如：CHCHCHCHCHCH）的高分子有可能成为导电塑料。2000年诺贝尔（Nobel）化学奖即授予开辟此领域的3位科学家。下列高分子中可能成为导电塑料的是（ ）A聚乙烯 B聚丁二烯 C

22、聚苯乙烯 D聚乙炔9下列对于有机高分子化合物的认识不正确的是（ ）A有机高分子化合物称为聚合物或高聚物，是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应而制成的B有机高分子化合物的相对分子质量很大，但其结构并不一定复杂C对于一块高分子材料，n是一个整数值，因而它的相对分子质量是确定的D高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类10某有面物通过加聚反应生成高聚物，还能水解生成两种有机物，则这种有机物的结构中一定具备的基团有（ ）OH；CC；COOH；COO；R；CHOA B C D11合成聚丙烯腈纤维的单体是丙烯腈，它可由以下两种方法制备：方法一：CaCO3CaOCaC2CHCHCH2CHCN方

23、法二：CH2CHCH3+NH3+O2CH2CHCN+3H2O对以上两种方面的分析中，正确的是（ ） 方法二比方法一反应步骤少，能源消耗低，成本低；方法二比方法一原料丰富，工艺简单；方法二比方法一降低了有毒气体的使用，减少了污染；方法二需要反应温度高，耗能大A B C D二、填空题1由丙烯烃下列反应可得到F、G两种高分子化合物，它们都是常用的塑料。 （1）聚合物F的结构简式是_。（2）D的结构简式是_。（3）B转化为C的化学方程式是_。（4）在一定条件下，两分子E能脱去两分子水形成一种六元环状化合物，该化合物的结构简式是_。2有机黏合剂是生产和生活中一类重要的材料。黏合材料一般是液态的小分子黏合

24、剂经化学反应转化为大分子或高分子而固化。（1）“502胶”是一种快干胶，其主要成分为-氰基丙烯酸乙酯（H2CCCOCH2CH3）。在空气中微量水催化下发生加聚反应，迅速固化而将物黏牢。请写出“502胶”发生黏合作用的化学方程式：_。（2）厌氧胶（CH2CHCOOCH2CH2OOCCHCH2）也是一种黏合剂，在空气中稳定，但在隔绝空气（缺氧）时，分子中双键断开发生聚合而固化。工业上用丙烯酸和某种物质在一定条件下反应可制得这种黏合剂。这一制取过程的化学方程式为_。（3）白乳胶是常用的黏合剂，其主要成分为醋酸乙烯酯（CH3COOCHCH2），它有多种同分异构体，如CH2CHCOOCH3、HCOOCH

25、CHCH3、HCOOCH2CHCH2。已知含有CCOH结构的物质不能稳定存在。请另外任写四种含CHCH结构的链状同分异构体的结构简式：_。3聚丙烯腈俗称人造羊毛，它具有质软、保暖性好、弹性好、不发霉、不虫蛀等优点，因此可广泛用于制作衣料织品、毛线、毛毯、工业用布等。制丙烯腈（CH2CHCN）时一般是通过乙炔和氢氰酸（HCN）反应而制得，但由于HCN毒性很大，因此工业上在制取聚丙烯腈时，其单体丙烯腈是通过丙烯和氨及氧气在催化剂存在时加热得到的：CH2CHCH3+NH3CH2CHCH2NH2+H2CH2CHCH2NH2+O2CH2CHCN+2H2O请回答下列问题：（1）写出下列反应方程式。乙炔和氢

26、氰酸反应生成丙烯腈：_，丙烯腈制取聚丙烯腈：_。（2）反应的反应类型是_。4现有A、B、C、D四种有机物，已知：它们的相对分子质量都是104；A是芳香烃，B、C、D均为烃的含氧衍生物，分子内均没有甲基；A、B、C、D能发生如下反应生成高分子化合物X、Y、Z（方程式未注明条件）；nAX nBY (聚酯)+nH2O nC+nDZ (聚酯)+2nH2O请按要求填空： （1）A的结构简式是_，A分子中处于同一平面的原子最多有_个；（2）B也能发生分子内酯化生成五元环状化合物E，E的结构简式是_。（3）Z的结构简式是_。【参考答案与解析】一、选择题1AB 【解析】A是两种氨基酸缩聚；B是乙烯和丙烯共聚。

27、）2B 【解析】将链节两边的半键闭拢即可。）3C 【解析】方法1 ：耐火材料、灭火材料中还原性较强元素的价态必须达到最高价，否则高温下，它就会着火燃烧。由此可知答案。方法2：因为合成的是无机耐火橡胶，把握“无机”二字，排除有机物质，迅速即可得出答案。）4D 【解析】反应是二甲基二氯硅烷的水解反应：(CH3)2SiCl2+2HOH(CH3)2Si(OH)2+2HCl，也是二甲基二氯硅烷的取代反应。反应是缩聚反应： 。）5A 【解析】聚肉桂酸乙烯酯的化学式为C11nH10nO2n；聚肉桂酸乙烯酯的链节中碳碳双键和碳氧双键的数目均为1，要注意苯环不含碳碳双键；聚肉桂酸乙烯酯含有酯键，可以和NaOH反

28、应。）6CD 【解析】C、D分子中均含有2种可反应的官能团。）7D 【解析】A、B为合成高分子材料，C不是高分子。）8D 【解析】只有聚乙炔具有单双键交替长链。）9C 【解析】有机高分子化合物分天然高分子化合物和合成高分子化合物两大类，合成高分子化合物主要由加聚和缩聚两类反应制得。对于高分子化合物来说尽管相对分子质量很大，但没有一个准确的相对分子质量，只有一个范围，但它们的结构均是由若干个链节所组成。）10C 【解析】能发生加聚反应一定有，能发生水解生成两种有机物一定有COOR结构，即含。）11A 【解析】由CaCO3CaO需高温，CaOCaC2仍需高温，故方法一耗能大，方法一要四步反应才完成，则反应过程中耗原料多，且使用了剧毒物HCN，污染大。）二、填空题1（1） （2） （3） （4）2（1）（2）（3）CH2CHCH2COOH CH3CHCHCOOH HOCH2CHCHCHOCH3OCHCHCHO CH2CHOCH2CHO HOCH2COCHCH2CH2CHCH(OH)CHO CH2CHOOCHCH23（1）CHCH+HCNCH2CHCN（2）取代反应4（1） 12 （2） （3）